Biología ambiental

La toxicología ambiental es el estudio científico de los efectos sobre la salud asociados a la exposición a sustancias químicas tóxicas (Tabla 1) que se producen en el entorno natural, laboral y vital. El término también describe la gestión de las toxinas y la toxicidad ambiental, y el desarrollo de protecciones para los seres humanos y el medio ambiente.

Rutas de exposición a sustancias químicas

Para causar problemas de salud, las sustancias químicas deben entrar en el cuerpo. Hay tres «rutas de exposición» principales, o formas en que una sustancia química puede entrar en el cuerpo.

• Respiración (inhalación): Respirar los gases, nieblas o polvos químicos que se encuentran en el aire.
• Contacto con la piel o los ojos: Que los productos químicos entren en contacto con la piel o con los ojos. Pueden dañar la piel, o ser absorbidos a través de la piel hacia el torrente sanguíneo.
• Tragar (ingestión): Esto puede ocurrir cuando las sustancias químicas se derraman o se depositan en los alimentos, las bebidas, los cigarrillos, la barba o las manos.

Una vez que las sustancias químicas han entrado en el cuerpo, algunas pueden pasar al torrente sanguíneo y llegar a los órganos internos «objetivo», como los pulmones, el hígado, los riñones o el sistema nervioso.

¿Qué formas adoptan las sustancias químicas?

Las sustancias químicas pueden adoptar diversas formas. Pueden estar en forma de sólidos, líquidos, polvos, vapores, gases, fibras, nieblas y humos. La forma de una sustancia tiene mucho que ver con la manera en que entra en el cuerpo y el daño que puede causar. Una sustancia química también puede cambiar de forma. Por ejemplo, los disolventes líquidos pueden evaporarse y emitir vapores que se pueden inhalar. A veces, las sustancias químicas tienen una forma que no se puede ver ni oler, por lo que no se pueden detectar fácilmente.

¿Qué efectos sobre la salud pueden causar las sustancias químicas?

Un efecto agudo de un contaminante (El término «contaminante» significa sustancias peligrosas, contaminantes, polución y sustancias químicas) es el que se produce rápidamente tras la exposición a una gran cantidad de esa sustancia. Un efecto crónico de un contaminante resulta de la exposición a pequeñas cantidades de una sustancia durante un largo período de tiempo. En este caso, el efecto puede no ser inmediatamente evidente. Los efectos crónicos son difíciles de medir, ya que los efectos pueden no verse durante años. Se cree que la exposición a largo plazo al tabaco, la exposición a la radiación de bajo nivel y el consumo moderado de alcohol producen efectos crónicos.

Desde hace siglos, los científicos saben que casi cualquier sustancia es tóxica en cantidades suficientes. Por ejemplo, los organismos vivos necesitan pequeñas cantidades de selenio para funcionar correctamente, pero grandes cantidades pueden causar cáncer. El efecto de una determinada sustancia química en un individuo depende de la dosis (cantidad) de la misma. Esta relación suele ilustrarse con una curva dosis-respuesta que muestra la relación entre la dosis y la respuesta del individuo. Las dosis letales en los seres humanos se han determinado para muchas sustancias a partir de la información recopilada de los registros de homicidios, envenenamientos accidentales y ensayos en animales.

Una dosis que es letal para el 50% de una población de animales de ensayo se denomina dosis letal-50% o DL-50. La determinación de la DL-50 es necesaria para los nuevos productos químicos sintéticos con el fin de dar una medida de su toxicidad. La dosis que hace que el 50% de una población muestre alguna respuesta significativa (por ejemplo, pérdida de pelo, retraso en el desarrollo) se denomina dosis efectiva-50% o ED-50. Algunas toxinas tienen una cantidad umbral por debajo de la cual no hay efecto aparente en la población expuesta.

Contaminantes ambientales

La contaminación del aire, el agua o el suelo con sustancias potencialmente dañinas puede afectar a cualquier persona o comunidad. Los contaminantes (Tabla 2) suelen ser sustancias químicas que se encuentran en el medio ambiente en cantidades superiores a las que habría de forma natural. Podemos estar expuestos a estos contaminantes desde una variedad de fuentes residenciales, comerciales e industriales. A veces, los contaminantes ambientales nocivos aparecen de forma biológica, como el moho o una floración de algas tóxicas.

Una visión general de algunos contaminantes comunes

El arsénico es un elemento natural que normalmente está presente en todo nuestro entorno en el agua, el suelo, el polvo, el aire y los alimentos. Los niveles de arsénico pueden variar regionalmente debido a la actividad agrícola e industrial, así como a los procesos geológicos naturales. El arsénico procedente de la agricultura y la fundición tiende a unirse fuertemente al suelo y se espera que permanezca cerca de la superficie de la tierra durante cientos de años como fuente de exposición a largo plazo. La madera que ha sido tratada con arseniato de cobre cromado (CCA) se encuentra habitualmente en las cubiertas y barandillas de las casas existentes y en las estructuras exteriores, como los equipos de los parques infantiles. Algunos acuíferos subterráneos están situados en rocas o suelos que tienen un alto contenido natural de arsénico.

La mayor parte del arsénico entra en el cuerpo a través de la ingestión de alimentos o agua. El arsénico en el agua potable es un problema en muchos países del mundo, como Bangladesh, Chile, China, Vietnam, Taiwán, India y Estados Unidos. El arsénico también puede encontrarse en los alimentos, como el arroz y algunos pescados, donde está presente debido a la absorción del suelo y el agua. También puede entrar en el cuerpo al respirar polvo que contiene arsénico. Los investigadores están descubriendo que el arsénico, incluso en niveles bajos, puede interferir con el sistema endocrino del cuerpo. El arsénico también es un conocido carcinógeno humano asociado al cáncer de piel, pulmón, vejiga, riñón e hígado.

El mercurio es un metal natural, una sustancia química útil en algunos productos y un riesgo potencial para la salud. El mercurio existe en varias formas; los tipos a los que la gente suele estar expuesta son el metilmercurio y el mercurio elemental. El mercurio elemental, a temperatura ambiente, es un líquido brillante de color blanco plateado que puede producir un vapor inodoro perjudicial. El metilmercurio, un compuesto orgánico, puede acumularse en el cuerpo de los peces depredadores de larga vida. Para mantener el mercurio fuera del pescado que comemos y del aire que respiramos, es importante llevar los productos que contienen mercurio a una instalación de residuos peligrosos para su eliminación. Entre los productos comunes que se venden hoy en día y que contienen pequeñas cantidades de mercurio se encuentran las luces fluorescentes y las pilas de botón.

Aunque el pescado y el marisco tienen muchos beneficios nutricionales, el consumo de grandes cantidades de pescado aumenta la exposición de una persona al mercurio. Las mujeres embarazadas que consumen regularmente pescado con alto contenido de mercurio corren el riesgo de dañar permanentemente a sus fetos en desarrollo. Los niños nacidos de estas madres pueden presentar dificultades motrices, problemas sensoriales y déficits cognitivos. La figura 1 identifica las cantidades típicas (medias) de mercurio en el pescado comercial y deportivo de consumo habitual.

El bisfenol A (BPA) es una sustancia química sintetizada en grandes cantidades para su uso principalmente en la producción de plásticos de policarbonato y resinas epoxi. Los plásticos de policarbonato tienen muchas aplicaciones, incluyendo su uso en algunos envases de alimentos y bebidas, por ejemplo, botellas de agua y de bebés, discos compactos, equipos de seguridad resistentes a los impactos y dispositivos médicos. Las resinas epoxi se utilizan como lacas para recubrir productos metálicos como latas de comida, tapas de botellas y tuberías de suministro de agua. Algunos sellantes y composites dentales también pueden contribuir a la exposición al BPA. La principal fuente de exposición al BPA para la mayoría de las personas es la dieta. El bisfenol A puede filtrarse en los alimentos a partir de los revestimientos internos protectores de resina epoxídica de los alimentos enlatados y de productos de consumo como las vajillas de policarbonato, los recipientes de almacenamiento de alimentos, las botellas de agua y los biberones. El grado de lixiviación del BPA de los biberones de policarbonato al líquido puede depender más de la temperatura del líquido o del biberón que de la antigüedad del recipiente. El BPA también puede encontrarse en la leche materna.

¿Qué puedo hacer para prevenir la exposición al BPA?

Algunos estudios en animales sugieren que los bebés y los niños pueden ser los más vulnerables a los efectos del BPA. Los padres y los cuidadores pueden tomar la decisión personal de reducir la exposición de sus bebés y niños al BPA:

• No utilice recipientes de plástico de policarbonato para alimentos en el microondas. El policarbonato es fuerte y duradero, pero con el tiempo puede romperse por el uso excesivo a altas temperaturas.
• Los envases de plástico tienen códigos de reciclaje en la parte inferior. Algunos, pero no todos, los plásticos marcados con los códigos de reciclaje 3 o 7 pueden estar fabricados con BPA.
• Reduzca el uso de alimentos enlatados.
• Cuando sea posible, opte por recipientes de vidrio, porcelana o acero inoxidable, especialmente para alimentos o líquidos calientes.
• Utilice biberones sin BPA.

Los ftalatos son un grupo de sustancias químicas sintéticas que se utilizan para ablandar y aumentar la flexibilidad del plástico y el vinilo. El cloruro de polivinilo se hace más suave y flexible mediante la adición de ftalatos. Los ftalatos se utilizan en cientos de productos de consumo. Los ftalatos se utilizan en cosméticos y productos de cuidado personal, como perfumes, lacas para el pelo, jabones, champús, esmaltes de uñas y cremas hidratantes para la piel. Se emplean en productos de consumo como juguetes de plástico flexible y vinilo, cortinas de baño, papel pintado, miniproductos de vinilo, envases de alimentos y envoltorios de plástico. La exposición a niveles bajos de ftalatos puede provenir de la ingesta de alimentos envasados en plástico que contiene ftalatos o de la respiración de polvo en habitaciones con minipantallas de vinilo, papel pintado o suelos recién instalados que contienen ftalatos. Podemos estar expuestos a los ftalatos al beber agua que contiene ftalatos. Se sospecha que los ftalatos son disruptores endocrinos.

El plomo es un metal que se encuentra de forma natural en las rocas y el suelo de la corteza terrestre. También se produce a partir de la quema de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo, la gasolina y el gas natural; la minería y la fabricación. El plomo no tiene sabor ni olor característicos. El símbolo químico del plomo elemental es Pb. El plomo se utiliza para fabricar baterías, tuberías, tejados, equipos electrónicos científicos, sistemas de seguimiento militar, dispositivos médicos y productos para blindar los rayos X y la radiación nuclear. Se utiliza en esmaltes cerámicos y cristalería. Debido a la preocupación por la salud, el plomo y los compuestos de plomo fueron prohibidos en la pintura de las casas en 1978; en las soldaduras utilizadas en las tuberías de agua en 1986; en la gasolina en 1995; en las soldaduras utilizadas en las latas de comida en 1996; y en el papel de aluminio de las botellas de vino en 1996. La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. ha establecido un límite en la cantidad de plomo que puede utilizarse en la cerámica.

El plomo y los compuestos de plomo están catalogados como «razonablemente anticipados como carcinógenos humanos». Puede afectar a casi todos los órganos y sistemas del cuerpo. Puede ser igualmente perjudicial si se respira o se ingiere. La parte del cuerpo más sensible a la exposición al plomo es el sistema nervioso central, especialmente en los niños, que son más vulnerables a la intoxicación por plomo que los adultos. Un niño que ingiere grandes cantidades de plomo puede desarrollar daños cerebrales que pueden provocar convulsiones y la muerte; el niño también puede desarrollar anemia sanguínea, daños renales, cólicos y debilidad muscular. La exposición repetida a niveles bajos de plomo puede alterar el crecimiento mental y físico normal del niño y provocar problemas de aprendizaje o comportamiento. La exposición de las mujeres embarazadas a altos niveles de plomo puede provocar abortos, partos prematuros y bebés más pequeños. La exposición repetida o crónica puede hacer que el plomo se acumule en el cuerpo, provocando una intoxicación por plomo.

El formaldehído es un gas o líquido incoloro e inflamable que tiene un olor penetrante y sofocante. Es un compuesto orgánico volátil, es decir, un compuesto orgánico que se convierte fácilmente en vapor o gas. También se produce de forma natural en pequeñas e inofensivas cantidades en el cuerpo humano. La principal forma en que podemos estar expuestos al formaldehído es respirando el aire que lo contiene. Las industrias que utilizan o fabrican formaldehído, los productos de madera (como los tableros de partículas, la madera contrachapada y los muebles), los gases de escape de los automóviles, el humo de los cigarrillos, las pinturas y los barnices, y las alfombras y los tejidos de prensado permanente liberan formaldehído en el aire. El esmalte de uñas y los acabados de suelos aplicados comercialmente emiten formaldehído.

En general, los ambientes interiores tienen sistemáticamente concentraciones más altas que los exteriores, porque muchos materiales de construcción, productos de consumo y tejidos emiten formaldehído. Los niveles de formaldehído medidos en el aire interior oscilan entre 0,02 y 4 partes por millón (ppm). Los niveles de formaldehído en el aire exterior oscilan entre 0,001 y 0,02 ppm en las zonas urbanas.

Radiación

La radiación es la energía que emiten los átomos y está a nuestro alrededor. Estamos expuestos a la radiación todos los días a partir de fuentes naturales como el suelo, las rocas y el sol. También estamos expuestos a la radiación de fuentes artificiales como los rayos X médicos y los detectores de humo. Incluso estamos expuestos a bajos niveles de radiación en vuelos de larga distancia, al ver la televisión y hasta por algunos materiales de construcción. La radiación no se puede ver, oler o saborear. Algunos tipos de materiales radiactivos son más peligrosos que otros. Por ello, es importante gestionar cuidadosamente la radiación y las sustancias radiactivas para proteger la salud y el medio ambiente.

El radón es un gas radiactivo de origen natural, incoloro e inodoro. Procede de la descomposición natural del uranio o del torio que se encuentra en casi todos los suelos. Suele ascender por el suelo y entrar en la vivienda a través de grietas en suelos, paredes y cimientos. También puede desprenderse de los materiales de construcción o del agua de los pozos. El radón se descompone rápidamente, desprendiendo partículas radiactivas. La exposición prolongada a estas partículas puede provocar cáncer de pulmón. El radón es la principal causa de cáncer de pulmón entre los no fumadores, según la Agencia de Protección del Medio Ambiente de EE.UU., y la segunda causa por detrás del tabaquismo.

Atribución

Esenciales de las Ciencias Ambientales por Kamala Doršner está licenciada bajo CC BY 4.0. Modificado del original por Matthew R. Fisher.